Pembuatan Motor Listrik dan Pembangkit Listrik Tenaga ...

Jurnal Penelitian Pembelajaran Fisika Vol. 9 No. 2 – September 2018, p104-112

p-ISSN 2086-2407, e-ISSN 2549-886X

Available Online at http://journal.upgris.ac.id/index.php/JP2F

DOI: 10.26877/jp2f.v9i2.2995

Pembuatan Motor Listrik dan Pembangkit Listrik Tenaga

Angin untuk Meningkatkan Kompetensi Keajaiban Sains

Lorentz-Faraday

Y E Nugroho 1,2

1SMP Negeri 2 Ungaran Jl. Letjend. Suprapto No. 65 Ungaran Kabupaten Semarang

2E-mail: [email protected]

Abstrak. Secara empiris, pembelajaran inkontekstual selama ini telah melahirkan generasi

teoritis. Faktanya, siswa dapat menggunakan peralatan elektronika, tetapi jika ditanya

“bagaimana listrik dihasilkan?” Jawab mereka “tidak tahu.” Padahal mereka baru saja

mendapatkan teori induksi elektromagnetik. Demikian juga pada saat siswa menggunakan

kipas angin ketika merasa gerah, tahukah mereka komponen utama di dalam kipas angin ?

Padahal sebelumnya telah mendapatkan materi Gaya Lorentz. Ketidakseimbangan proses

psikomotorik, kognitif, dan efektif sebagai individu pembelajar menyebabkan rendahnya

kompetensi. Solusi problem klasik tersebut merupakan tantangan bagi guru. Memilih apatis

atau dinamis. Pembuatan motor listrik dan pembangkit listrik tenaga angin adalah upaya

dinamis agar pembelajaran lebih bermakna dan mengacu pada kecakapan hidup. Terbukti, para

siswa justru paham lebih cepat. Bahkan, setelah pembelajaran siklus I dan II, salah seorang

siswa IX G bernama Agung Nugroho, mengatakan bahwa “pembuatan motor listrik dan

pembangkit listrik mampu membangun logika” dengan mimik puas. Hasil ulangan harian juga

terbukti memuaskan, baik dilihat dari perolehan nilai maupun kualitas uraian jawaban siswa.

Rata-rata ulangan harian dari sebelum siklus hingga siklus II hasilnya semakin baik. Secara

kuantitatif, nilai rata-rata tes harian melebihi kriteria ketuntasan minimal yaitu 70 dan

mayoritas siswa tuntas belajar yakni lebih dari 85%.

Kata kunci: motor listrik, induksi elektromagnet

Abstract. Empirically, incontextual learning has given birth to a theoretical generation. In fact,

students can use electronic equipment, but if asked "How is electricity produced?" They replied

"do not know." Even though they just got the theory of electromagnetic induction. Likewise

when students use fans when they feel hot, do they know the main components in the fan?

Whereas previously it had obtained Lorentz force. The imbalance of psychomotor, cognitive,

and effective processes as individual learners causes low competency. The solution to the

classic problem is a challenge for the teacher. Choose apathy or dynamic. Making electric

motors and wind power plants is a dynamic effort to make learning more meaningful and refer

to life skills. Evidently, students actually understand faster. In fact, after learning cycle I and II,

one of the IX G students named Agung Nugroho, said that "Making electric motors and power

plants can build logic" with satisfied expressions. The results of the daily tests also proved

satisfying, both in terms of the scores and the quality of the students' answers. Average daily

test score from before the cycle to the second cycle results are better. Quantitatively, average

score of daily test exceeds minimum completeness criteria is 70 and the majority of students

complete learning is over of 85%.

Keywords: electric motor, electromagnetic induction

105 Pembuatan Motor Listrik dan Pembangkit ....

1. Pendahuluan Ketika berdiri di atas bukit lahan perkemahan pada malam hari, terlihat gemerlap lampu bertebaran

begitu indah bagaikan ribuan permata yang tertimpa cahaya. Saya bertanya; “Nak, ribuan lampu di

bawah sana, membutuhkan apa ?”Jawab mereka “Listrik Pak.”Hukum Faraday merupakan salah satu

keajaiban sains. Hukum Faraday telah menjelma menjadi kebutuhan primer sedunia. Lampu,

komputer, jaringan internet, pertukangan, hingga kebutuhan rumah tangga seperti kulkas, magic jar,

kipar angin, dan lain-lain; semua hidup karena inspirasi ilmuwan yang bernama Faraday. Semua hidup

karena listrik. Berkat Faraday, listrik menjadi murah, mudah, dan melimpah. Berbeda pada jaman

Alexander Volta, listrik begitu mahal dan hanya terjangkau orang berada.Sekarang semua kalangan

bisa beraktivitas bersama listrik untuk berbagai keperluan.Sungguh luar biasa.Namun sayangnya,

secara empiris para guru membelajarkan keajaiban inspirasi Faraday hanya teoritis belaka melalui

pokok bahasan induksi elektromagnetik.Akibatnya, mayoritas siswa tahu kulitnya saja. Para siswa

tahu semua peralatan elektronika, tetapi jika ditanya “Bagaimana listrik dihasilkan ?”Jawab mereka

“tidak tahu.”Padahal mereka baru saja mendapatkan materi belajar induksi elektromagnetik. Di sisi

lain, materi sebelumnya tentang Gaya Lorentz, dibelajarkan sebelum induksi elektromagnetik. “Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) ialah fisikawan Belanda yang memenangkan Penghargaan

Nobel dalam Fisika bersama dengan Pieter Zeeman pada tahun 1902 [1]. Sedangkan “Michael Faraday

adalah seorang ahli dalam bidang kimia dan fisika. Dia lahir pada tanggal 22 September 1791 dan

wafat pada tanggal 25 Agustus 1867. Dia dikenal sebagai perintis dalam meneliti tentang listrik dan

magnet, bahkan banyak dari para ilmuwan yang mengatakan bahwa beliau adalah seorang peneliti

terhebat sepanjang masa. Beberapa konsep yang beliau turunkan secara langsung dari percobaan,

seperti garis gaya magnet telah menjadi gagasan dalam fisika modern. Faraday lahir di sebuah

keluarga miskin di Newington, Surrey dekat London [2]. Gaya Lorentz menjelma menjadi motor listrik, sedangkan Hukum Faraday menjadi generator [3].

Bahkan, motor listrik bisa berfungsi menjadi generator dan sebaliknya, apabila cara kerjanya dibalik

[4]. Para siswa ternyata tidak tahu bahwa komponen utama Gaya Lorentz dan Hukum Faraday adalah

sama, yakni spul (kumparan) dan magnet. Apa jadinya, jika para guru beralasan dinamo sepeda sudah

jarang ditemui sehingga kesulitan membuat model generator? Sebagian kecil guru mungkin kurang

tahu, motor listrik dapat dibalik fungsinya menjadi generator. Akibatnya, pembelajaran berbasis

teoritis, tentu saja kurang bermakna sehingga berpengaruh terhadap ranah kognitif dan afektif. Ranah

afektif bermuara terhadap ketidaksukaan terhadap mapel IPA, sedangkan ranah kognitif bermuara

terhadap hasil tes tertulis, misalnya ulangan harian. Berdasarkan hasil ulangan harian tentang

elektromagnet, di kelas IX G, hasilnya kurang memuaskan. Rata-rata ulangan harian hanya mencapai

68, dengan ketuntasan klasikal hanya 65%. Hasil tersebut masih jauh dari KKM yaitu 70 dengan

ketuntasan klasikal 85%. Fakta-fakta tersebut, akhirnya menjadi cambuk untuk membuat media yang

mememudahkan para siswa memahami Gaya Lorentz (motor listrik) dan Hukum Faraday (generator),

yang merupakan kelanjutan dari materi elektromagnetik. Inovasi pembelajaran ini akan dikemas dalam

wujud penelitian tindakan kelas (PTK) yang terdiri dari 2 siklus. Siklus I perihal Gaya Lorentz,

sedangkan Siklus II tentang Hukum Faraday. Motor listrik dan generator / dinamo merupakan piranti dasar yang mendunia manfaatnya, namun

sayangnya alat peraga yang tersedia di laboratorium IPA kurang aplikatif, sehingga para siswa tidak

memahami benar hubungan alat peraga tersebut dengan penerapannya. Secara konsep boleh dikatakan

alat peraga tersebut kurang kontekstual. Silahkan bertanya tentang “Genset” kepada anak-anak kita,

mayoritas bahkan tidak tahu kepanjangannya, apalagi cara kerjanya. Selaku guru IPA merasa ada yang kurang sempurna ketika membelajarkan konsep Gaya Lorentz

dan Faraday dari tahun ke tahun pelajaran. Oleh karena itu perlu adanya pembaharuan. Bagaimana

membuat alat peraga motor listrik dan generator/dinamo yang sederhana tetapi memuat logika dan

aplikasinya [5]. Dan, ternyata motor listrik dan generator/dinamo mempunyai kesamaan

komponennya. Dengan kata lain, motor listrik dapat difungsikan sebagai generator/dinamo dan

sebaliknya [6]. Harapannya, melalui pembuatan dan penggunaan alat peraga motor listrik dan pembangkit listrik

tenaga angin, secara umum akan menambah wawasan sains yang begitu ajaib. Para siswa menjadi

termotivasi terhadap ide-ide ilmuwan fisika yang tampaknya sederhana namun menjadi kebutuhan

106 JP2F, Volume 9 Nomor 2 September 2018

primer kehidupan sekarang ini, seperti halnya listrik AC yang murah, mudah, dan melimpah.

Demikian juga motor listrik yang diaplikasikan menjadi berbagai peralatan penting sehari-hari, seperti

mesin cuci, kipas angin, blender, dan lain-lain. Selain itu, membangun logika ketika kipas angin di

rumah mengalami kerusakan, para siswa dapat mendiagnosa kerusakannya.

2. Metode Penelitian ini merupakan Penelitian Tindakan Kelas (PTK) [7], yang dilaksanakan di kelas IX G

semester 2 tahun pelajaran 2016/2017. Perencanaan, pelaksanaan, dan penyusunan laporan PTK mulai

tanggal 1 Februari 2017 sampai dengan 28 Februari 2017. Adapun pelaksanaan pembelajaran

menyesuaikan jadwal pelajaran IX G yaitu Selasa (jam pelajaran ke 7-8), Kamis (jam pelajaran 1-2),

dan Sabtu (jam pelajaran ke-3). Jumlah siswa 40 orang, dibagi menjadi 8 kelompok. Setiap kelompok

bertugas merancang, membuat, mempraktikan alat peraga dalam kegiatan presentasi. PTK dibagi

menjadi 2 siklus (Gambar 1). Siklus I; Motor Listrik (Gaya Lorentz), sedangkan Siklus II;

Generator/Dinamo (Hukum Faraday). Observer dalam penelitian ini adalah guru IPA senior di

SMPN 2 Ungaran yaitu EY. Suwasti, S.Pd.

Rencana Siklus I; diawali membuat alat peraga murni menjelaskan konsep Gaya Lorentz. Alat

peraga tersebut menampilkan komponen-komponen yang terintegrasi mengubah energi listrik menjadi

energi gerak (Gambar 2). Tujuannya supaya siswa mengetahui dan memahami cara kerja motor listrik

terkait dengan komponen-komponen di dalamnya, yaitu magnet, kumparan yang dialiri arus listrik

DC. Alat peraga tersebut, menyatakan kumparan yang dialiri arus listrik menjadi berputar ketika

berada di dalam medan magnet.

Gambar 1. Gambar siklus PTK.

Gambar 2. Desain Keajaiban Sains „LORENTZ” (Motor Listrik).


Selanjutnya, membuat alat peraga aplikatif berupa kipas angin sederhana dan kapal mainan yang

menggunakan motor listrik.

Sedangkan Siklus II; Diawali membuat alat peraga murni yang menjelaskan konsep Hukum

Faraday. Kebalikan dari motor listrik, Hukum Faraday prinsipnya mengubah energi gerak menjadi

energi listrik AC [8]. Komponennya sama dengan motor listrik, yaitu magnet dan kumparan, dimana

salah satu komponen berfungsi sebagai rotor.

Gambar 3. Lampu LED merah menyala. Kumparan merasakan perubahan garis-garis gaya magnet

sehingga timbul beda potensial pada ujung-ujung kumparan.

Setelah para siswa mengerti dan memahami bagaimana terjadinya listrik AC. Tantangan berikutnya

siswa membuat PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Angin).

Gambar 4. Desain Keajaiban Sains Faraday (PLTA Versi 1)

Kompetensi keajaiban sains Lorentz dan Faraday diharapkan akan meningkat seiring proses belajar

melalui learning by doing membuat motor listrik dan pembangkit listrik tenaga angin. Adapun

indikator keberhasilannya adalah apabila tes uraian setelah siklus I dan II mencapai nilai rata-rata

lebih dari KKM yaitu 70 dan ketuntasan klsikal mencapai 85%. Instrumen pengumpulan data berupa

data nilai ulangan harian sebelum siklus, dokumentasi foto, dan data nilai ulangan harian siklus I dan

II.


Gambar 5. Desain Keajaiban Sains Faraday (PLTA Versi 2)

3. Hasil dan Pembahasan Pada Siklus I, Siswa dalam kelompok membuat alat peraga Gaya Lorentz, kemudian

mempresentasikannya di hadapan kelompok lain. Delapan kelompok membuat dengan berbagai versi,

namun intinya sama. Selaku guru merasa puas, karena mereka berhasil memahami motor listrik lebih

dari sekadar teori. Berikut ini alat peraga motor listrik variatif yang berhasil dibuat oleh siswa dalam

kelompoknya.

Gambar 6. Berbagai variasi alat peraga motor listrik yang dibuat oleh siswa dalam kelompoknya.

Adapun siklus II; Siswa dalam kelompok membuat alat peraga murni yang menjelaskan Hukum

Faraday. Berikut ini, berbagai variasi generator yang dibuat oleh para siswa.


Gambar 7. Berbagai variasi generator yang dibuat oleh siswa dalam kelompoknya.

Tantangan untuk membuat Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA) akhirnya terpenuhi, betapa

senangnya para siswa. Mereka menjadi tahu dan paham bagaimana listrik AC yang digunakan sehari-

hari di rumah ternyata sangat simpel cara membuatnya.

Gambar 8. PLTA versi 1 (kiri) dan PLTA versi 2 (kanan).

Penilaian hasil belajar dilakukan pada setiap akhir siklus. Ulangan harian dilaksanakan sebanyak

dua kali yaitu pada hari Sabtu, 11 Februari 2017 jam pelajaran ke-3 dan Sabtu, 18 Februari 2017 jam

pelajaran ke-3 di kelas IX G. Teknik penilaian menggunakan tes tulis dengan instumen berupa uraian

obyektif. Hasil penilaian dideskripsikan dalam distribusi frekuensi pencapaian prestasi dan dianalisis.

Distribusi frekuensi pencapaian prestasi dilakukan guna memperoleh data, ada tidaknya peningkatan

prestasi hasil belajar melalui penggunaan alat peraga motor listrik dan PLTA. Sedang dari analisis


hasil tes digunakan untuk menentukan ketercapaian kriteria ketuntasan minimal (KKM), dan untuk

menentukan siswa yang mengikuti pengayaan dan remedial.

3.1. Deskripsi Kuantitatif

Berdasarkan tabel 1 dapat diketahui bahwa persentase siswa yang belum tuntas sesuai kriteria

ketuntasan minimal pada ulangan harian I masih cukup tinggi yaitu 22,5 % atau 9 siswa dari jumlah

seluruh siswa 40. Sebaliknya jumlah siswa yang sudah mencapai kriteria ketuntasan minimal

tergolong rendah yaitu 31 siswa atau baru 77,5 %. Hal ini berarti ketuntasan belajar secara klasikal

juga belum tercapai karena masih di bawah 85 %. Selain itu, pada ulangan harian pertama dari 9 siswa

yang belum tuntas masih terdistribusi pada skala 40 sampai dengan 69, walaupun hal ini sudah lebih

baik dibanding hasil ulangan harian pada pembelajaran sebelum menggunakan media.

Pada ulangan harian kedua menunjukkan adanya peningkatan pencapaian nilai hasil belajar yaitu

siswa yang mendapat nilai ≥ 70 naik dari 31 siswa (77,5 %) pada ulangan harian pertama menjadi 37

siswa (92,5 %) pada ulangan harian kedua. Sedangkan siswa yang belum tuntas belajar yaitu nilai < 70

pada ulangan harian kedua turun jika dibanding pada ulangan harian pertama, dari semula 22,5 %

menjadi hanya 7,5 % atau 3 siswa pada ulangan harian kedua. Selain itu, dari 3 siswa yang belum

mencapai ketuntasan belajar hanya terdistribusi pada skala 50 sampai dengan 69 yang berarti juga

terjadi peningkatan dibanding pada ulangan harian pertama.

Tabel 1. Pencapaian hasil belajar kuantitatif. No Nilai Ulangan Harian I Ulangan Harian II

Jml Siswa % Jml Siswa %

1 0 – 39 - 0,0 - 0,0 2 40 – 49 1 2,5 - 0,0 3 50 – 59 2 5 1 2,5 4 60 – 69 6 15 2 5,0 5 70 – 79 10 25 8 20 6 80 – 89 13 32 16 40 7 90 – 100 8 20 13 32 Jumlah 40 100 40 100 Belum Tuntas < 70 9 22,5 3 7,5 Tuntas >= 70 31 77,5 37 92

3.2. Dekripsi Kualitatif

Acuan dalam menentukan pencapaian hasil secara kualitatif, digunakan skala baku sebagaimana

terdapat pada buku laporan penilaian hasil belajar (raport) kurikulum tingkat satuan pendidikan

(KTSP), karena SMPN 2 Ungaran masih menggunakan KTSP. Pencapaian hasil secara kualitatif

tersebut dapat dilihat pada tabel 2.

Mengacu tabel 2, dapat diketahui adanya peningkatan hasil secara kualitatif. Jumlah siswa yang

mendapat kategori A naik dari hanya 20 % pada ulangan harian pertama menjadi 32,5 % pada ulangan

harian kedua. Demikian juga, jumlah siswa yang mendapat kategori B naik dari 40% pada ulangan

harian pertama menjadi 47,5 % pada ulangan harian kedua. Sementara jumlah siswa yang mendapat

kategori C dan D dapat ditekan dari 40 % pada ulangan harian pertama tinggal 20 % pada ulangan

harian kedua. Ditinjau dari data pencapaian hasil di atas baik secara kuantitatif maupun secara

kualitatif menunjukkan adanya peningkatan hasil pembelajaran. Hal ini berarti bahwa penggunaan

media alat peraga motor listrik dan generator/dinamo dapat meningkatkan hasil belajar IPA fisika

khususnya pada pokok Gaya Lorentz dan Hukum Faraday [9].


Tabel 2. Pencapaian hasil belajar kualitatif. Skala

Skor

Nilai dgn

huruf

Ulangan Harian I Ulangan Harian II

Pencapaian Persentase Pencapaian Persentase

86 – 100 A 8 siswa 20 % 13 siswa 32,5 % 71 – 85 B 16 siswa 40 % 19 siswa 47,5 % 56 – 70 C 13 siswa 32,5 % 7 siswa 17,5 % 41 – 55 D 3 siswa 7,5 % 1 siswa 2,5 % ≤ 40 E - 0,0 % - 0,0 % Jumlah 40 siswa 100 % 40 siswa 100 %

4. Simpulan Kualitas pembelajaran linier terhadap kompetensi siswa. Pembuatan motor listrik dan pembangkit

listrik tenaga angin telah terbukti menghidupkan keseimbangan tiga ranah belajar yakni psikomotorik,

kognitif, dan afektif. Siswa menjadi lebih segar dan tidak lagi suntuk belajar di kelasnya. Apa itu Gaya

Lorentz ? Apa itu Induksi Elektromagnetik ?Bukan lagi umpatan siswa ketika tidak memahami konsep

tersebut secara kontekstual.Bahkan, salah seorang siswa bernama Agung Nugroho secara spontan

mengatakan “Pak Eko membangun logika.”Hal itu berarti pembelajaran Siklus I dan II telah

menamamkan karakter saintifik para siswa.

Proses berpikir secara alamiah terbentuk selama pembelajaran. Ulangan harian dari sebelum siklus

hingga siklus II hasilnya semakin baik, melebihi KKM (>70) dan mayoritas siswa tuntas belajar

(>85%). Alangkah malunya, ketika guru mengkambinghitamkan laboratorium IPA karena para siswa

gagal paham terhadap konsep-konsep IPA yang dibelajarkan di kelas. Daripada mengeluarkan 1001

keluhan, lebih baik memutar otak, bagaimana membuat dan menyuguhkan media yang dekat dengan

siswa. Memancing dengan logika agar siswa mengeluarkan ide-ide kreatifnya. Guru bukan sosok

superior. Guru dan siswa sama-sama pembelajar. Guru pasti bisa !”

Diseminasi hasil Penelitian Tindakan Kelas dilaksanakan pada Hari Jumat, 12 Mei 2017. Kesan

pertama yang muncul ketika membaca judul penelitian “Pembuatan Motor Listrik dan Pembangkit

Listrik Tenaga Angin Untuk Meningkatkan Kompetensi Keajaiban Sains Lorentz-Faraday” para guru

yang hadir terlihat tertarik dan antusias. Hal ini mengindikasikan, keingintahuan mereka terhadap

motor listrik dan pembangkit listrik tenaga angin (PLTA) begitu besar. Presentasi hasil PTK, dibantu

beberapa siswa agar para guru yakin siswa benar-benar memahami konsep Gaya Lorentz dan Hukum

Faraday. Ada kebanggaan tersendiri bagi para guru melihat para siswa ketika mendomonstrasikan

motor listrik dan pembangkit listrik tenaga angin. Setelah presentasi, beberapa guru mengajukan

pertanyaan, antara lain Bu Ninik Ariyani, S.Pd dan Bu Siti Khalimah. Intinya, mereka bertanya;

apakah para siswa yang membuat semuanya. Semua hasil kerja sama antara siswa dan guru. Bukan

didominasi oleh guru.

Ucapan Terima Kasih

Pelaksanaan penelitian tindakan kelas ini berjalan lancar berkat karunia Allah serta dukungan dari

berbagai pihak. Melalui kesempatan ini peneliti menyampaikan rasa terima kasih kepada Bapak

Sarbun Hadi Sugiarto, S.Pd selaku Kepala SMP Negeri 2 Ungaran dan Ibu EY.Suwasti, S.Pd selaku

observer.

Daftar Pustaka [1] Blevins A 2017 Biografi Lorentz https://www.scribd.com [2] Sujatmiko H 2017 Biografi Faraday (Bandung: ITB) [3] Kemdikbud 2017 Gaya Lorentz (Jakarta: Kemdikbud) [4] Fisikazone 2014 Aplikasi Induksi Elekromagnetik (http://fisikazone.com) [5] Cahyono A, Prabowo and Admoko S 2018 Pengembangan Alat Praktikum Gaya Loretz

sebagai Media Pembelajaran Fisika J. Pendidik. Fis. 07 180–4 [6] Wirahadie 2016 Konsep Induksi Elektromagnetik (http://www.wirahadie.com)


[7] Sugiyono 2011 Metode Penelitian Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif dan R & D (Bandung: Alfabeta)

[8] Halliday D and Resnick R 2014 Fundamental of Physics (Danver: Wiley) [9] Prisuharti Y 2012 Meningkatkan Kualitas Proses dan Hasil Pembelajaran Tentang Gaya

Lorentz Melalui Pembelajaran Kooperatif Tipe STAD J. Pendidik. Mat. dan IPA 3 19–25

Pembuatan Motor Listrik dan Pembangkit Listrik Tenaga ...

Documents